JP3169381U

JP3169381U - 電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュール

Info

Publication number: JP3169381U
Application number: JP2011002708U
Authority: JP
Inventors: 俊銘巫
Original assignee: 奇▲こう▼科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2021-05-17

Abstract

【課題】電子機器等に使用する冷却装置において、気液循環を促進する構造を設けたヒートシンクモジュールを提供する。【解決手段】冷却用作動流体を充填する中空本体１１を設け、上記中空本体内部に対して冷却用作動流体の第１入口端１１１及び第１出口端１１２及び導流領域１１３を配する。さらに、上記冷却用作動流体の第１入口端及び第１出口端は上記導流領域の両端側に位置し、上記導流領域には、上記第１入口端から第１出口端に向けて作動流体をガイドする複数の導流体１１３１を間隔を置いて配列して、これらの導流体の間に冷却用作動流体の流路１１３２を形成して冷却装置を構成する。【選択図】図２

Description

本考案は、電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュールに関し、特に、冷却装置内に気液循環を促進する構造を設けた電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュールに関する。

近年の電子半導体産業の急速な発展、プロセス技術の進歩、並びに市場の需要の趨勢に伴い、電子機器は、徐々に軽薄短小の形態に向かっているが、外形寸法が徐々に小さくなる過程において、機能及び演算能力は、絶えず向上している。情報産業において、容量の大きいノート型パソコン及びデスクトップ型パソコンが実際に動作する時、多くの電子部品が熱を発生するが、そのうち、ＣＰＵ(Central Processing Unit)が発生する熱量が最大であり、この時、ヒートシンク片とファンを組み合わせて構成されるヒートシンクは、ヒートシンク機能を提供し、即ち、ＣＰＵを保護する重要な役割を担い、ＣＰＵに正常動作温度を維持させ、所期の機能を発揮させるので、ＣＰＵヒートシンクは、現在、情報産業において重要な部品となっている。

従って、近年より、水冷技術のパソコンへの応用が拡大され始めており、水冷技術は、体積が膨大なヒートシンクを省略するが、それは、実際にシステム内の熱源の熱を作動液体中に収集し、その後、熱交換器により空気と熱交換を行う動作を統一し、管路の長さが自身で変更可能であるので、熱交換器の位置も比較的柔軟性があり、熱交換器（ヒートシンクフィン）の設計が空間上の制限を受けることがないようにしている。但し、水冷技術は、１つのポンプにより作動液体の流動を推進する必要があり、更に、タンクを必要とするので、全体のシステムは、依然としてポンプの信頼性の問題、管路の漏洩の問題等を有する。

従来技術は、現在、依然として、ヒートパイプを用いて熱の移動を行い、その後、ヒートシンクフィンを用いて放熱することにより、熱交換の動作を行うか、ヒートパイプ及びヒートシンク部材内で毛細管作用によりヒートシンク効率を増加し、このほか、ＣＰＵの消費電力を低減することしかできない。

図１を参照する。それは、従来のループ式ヒートシンクモジュールの断面図であり、図に示すように、前記ヒートシンクモジュール８は、吸熱部材８１及び冷却部材８２及び管路部材８３から構成され、前記該冷却部材８２は、複数のヒートシンクフィン８２１から構成され、該吸熱部材８１は、冷却用作動流体の出口８１１及び入口８１２を有し、その内部に作動流体８４を充填し、前記吸熱部材８１は、該管路部材８３及び前記冷却部材８２の接続を介して熱伝導ループを形成する。

前記管路部材８３は、更に第１部分８３１及び第２部分８３２及び第３部分８３３を有し、該第１部分８３１は、該吸熱部材８１及び該冷却部材８２の間に設けられ、該第２部分８３２は、該冷却部材８２内に貫通設置して巻き付けられ、該第３部分８３３は、該冷却部材８２及び該吸熱部材８１の入口８１２間に設けられ、これら該管路部材８３内の第１、第２、第３部分８３１，８３２，８３３は、連続して一体に接続する。

熱伝導を行う時、先ず、該吸熱部材８１を少なくとも１つの発熱部材９と接触させ、該発熱部材９が発生する熱量を吸収し、該吸熱部材８１内の作動流体８４を液体から蒸発させて気体に変換させ、該管路部材８３の第１部分８３１を経て冷却部材８２に流動して冷却を行い、前記気体状の作動流体８４が該冷却部材８２内部の管路部材８３の第２部分８３２に進入後、該冷却部材８２に対して該第２部分８３２から熱を伝達して、輻射方式で外部に放熱し、同時に管路部材８３の第２部分８３２内の気体作動流体８４を冷却凝結して、液体に変換する。続いて、該第２部分８３２から第３部分８３３を経て液体の作動流体８４を継続して該吸熱部材８１へ回流するよう導引し、循環を継続する。

前記作動流体８４は、該第２部分８３２において、気体から液体に変換され、該第２部分８３２内の液体作動流体８４は、単に重力作用によって該吸熱部材８１内に緩やかに回流するので、該管路部材８３の第２部分８３２の不連続箇所や屈曲箇所には、デッドスペースが形成され、該作動流体８４の回流の効率を向上することがない。従って、従来技術は、以下の欠陥を有する：
１．熱伝導効果が良好でない；
２．熱伝導無効領域を有する；
３．コストが高い。

特開２０１１−１８５００号公報特開２００９−４９０１０号公報

上記の問題を解決する為、本考案の主要な目的は、気液循環効果を向上した冷却装置を提供することにある。

本考案のもう１つの目的は、気液循環を向上可能で、熱対流のデッドスペースの発生を減少するヒートシンクモジュールを提供することである。

上記の目的を達成する為、本考案が提供する冷却装置及びそのヒートシンクモジュールは、前記冷却装置が、少なくとも１つの第１入口端及び少なくとも１つの第１出口端及び導流領域を有する中空本体を備え、該第１入口端及び該第１出口端は、それぞれ該導流領域の両側に対応設置され、前記導流領域は、複数の導流体を有し、該導流体の一端が該第１入口端に対応し、その他端が第１出口端に対応し、該導流体は、間隔を置いて配列され、該導流体間に少なくとも１つの流路を有する。

上記の目的を達成する為、本考案が提供するヒートシンクモジュールは、冷却装置と、少なくとも１つの吸熱部材と、を具え、前記冷却部材は、中空本体を有し、該中空本体は、少なくとも１つの第１入口端及び少なくとも１つの第１出口端及び導流領域を有し、該第１入口端及び該第１出口端は、それぞれ該導流領域の両側に対応設置され、前記導流領域は、複数の導流体を有し、該導流体の一端が該第１入口端に対応し、その他端が第１出口端に対応し、該導流体は、間隔を置いて配列され、該導流体間に少なくとも１つの流路を有し、該吸熱部材は、蒸発部を有し、該蒸発部両側は、それぞれ第２入口及び第２出口を有し、該第２入口は、第１熱伝導部材を介し、前記第１出口端と接続し、該第２出口は、第２熱伝導部材を介し、前記第１入口端と接続する。

本考案の導流領域の設置は、冷却装置及びヒートシンクモジュールの気液循環を向上するだけでなく、更に熱伝導における作動流体の滞留するデッドスペースの発生を回避することができる。

従って、本考案は、以下の利点を有する：
１．熱伝導のための作動流体の滞留領域がない；
２．気液循環を向上できる；
３．熱伝導効率を大幅に向上する；
４．コストを低減する。

従来技術のヒートシンクモジュールの第1実施例の断面図である。本考案の冷却装置の第１実施例の断面図である。本考案の冷却装置の第２実施例の断面図である。本考案の冷却装置の第３実施例の断面図である。本考案の冷却装置の第４実施例の断面図である。本考案の冷却装置の第５実施例の断面図である。本考案のヒートシンクモジュールの第１実施例の断面図である。本考案のヒートシンクモジュールの第１実施例の断面図である。本考案のヒートシンクモジュールの動作説明図である。

本考案の上記目的及びその構造及び機能上の特性について、図面に基づく好適実施例を挙げ、以下に説明する。

図２を参照する。それは、本考案の冷却装置の第１実施例の断面図であり、図に示すように、前記冷却装置１は、中空本体１１を具える。

前記中空本体１１は、少なくとも１つの第１入口端１１１及び少なくとも１つの第１出口端１１２及び導流領域１１３を有し、該第１入口端１１１及び該第１出口端１１２は、それぞれ該導流領域１１３の両端側に対応して設置され、前記導流領域１１３は、複数の導流体１１３１を有し、該導流体１１３１は、間隔を置いて配列され、各同流体１１３１間に少なくとも１つの流路１１３１を形成し、該導流体１１３１の一端が該第１入口端１１１に対応し、その他端が該第１出口端１１２に対応して配置する。

前記流路１１３２は、第１端１１３２ａ及び第２端１１３２ｂを有する。

図３は、本考案の冷却装置の第２実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第１実施例と一部構造が同一であるので、ここでは、再度記載しない。本実施例が前記第１実施例と異なる箇所は、本実施例の前記第１入口端１１１が更に補助拡散部１１４を延伸する点であり、該補助拡散部１１４は、第１拡散端１１４１及び第２拡散端１１４２を有し、該第１拡散端１１４１の幅が第２拡散端１１４２より小さい。

図４は、本考案の冷却装置の第３実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第１実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは再度記載しない。
本実施例が第１実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体１１の内壁は、毛細構造１１ａを有する点であり、前記毛細構造１１ａは、金属粉末の焼結又はメッシュの何れかで形成され、本実施例は、金属粉末の焼結を例として説明するが、これに限定するものではない。

図５は、本考案の冷却装置の第４実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第１実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは再度記載しない。
本実施例が第１実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体１１の内壁が、複数の溝及び複数の凹部１１ｂ又は凸部のうち何れかを有する点であり、本実施例は、凹部１１ｂを例とし、説明するが、これに限定するものではない。

図６は、本考案の冷却装置の第５実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第１実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは再度記載しない。
本実施例が前記第１実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体１１の外部は、複数のヒートシンクフィン１１ｃを設けてなる点である。

前記各実施例の中空本体１１内に作動流体２を有し、前記作動流体２は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである。

図７は、本考案のヒートシンクモジュールの第１実施例の断面図である。図に示すように、前記ヒートシンクモジュール３は、冷却装置１及び少なくとも１つの吸熱部材４、第１熱伝導部材５及び第２熱伝導部材６を具える。

前記冷却装置１は、前記冷却装置１の第１実施例の構造と同一であり、前記冷却装置１の第１実施例の説明及び図面を参照し、本実施例の説明では、再度記載しない。

前記吸熱部材４は、蒸発部４１を有し、該蒸発部４１両側は、それぞれ第２入口４２及び第２出口４３を有し、該第２入口４２は、前記第１熱伝導部材５を介し、前記第１出口端１１２と接続し、該第２出口４３は、前記第２熱伝導部材６を介し、前記第１入口端１１１と接続する。

前記第１熱伝導部材５及び該第２熱伝導ユニット６は、中空の管状態であり、それは、金属又はプラスチック材質の何れかで形成される。本考案中の第１熱伝導部材５は、ヒートパイプとし、その内部に毛細構造５１又は溝構造を有する。

前記冷却装置１両側は、複数のヒートシンクフィン１１ｃに設ける。

図８は、本考案のヒートシンクモジュールの第２実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記ヒートシンクモジュール３の第１実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは、再度記載しない。本実施例が前記ヒートシンクモジュール３の第１実施例と異なる箇所は、本実施例の前記冷却装置１の第１入口端１１１は、更に、補助拡散部１１４を延伸し、該補助拡散部１１４は、第１拡散端１１４１及び第２拡散端１１４２を有し、該第１拡散端１１４１の幅は、該第２拡散端１１４２より小さいことにある。

図９は、本考案のヒートシンクモジュールの動作説明図である。図に示すように、前記ヒートシンクモジュール３は、熱伝導動作を行う時、吸熱部材４により少なくとも１つの熱源７と接触し、吸熱部材４内の作動流体２に熱を受けることにより蒸発領域中で液体を気体に変換させ、作動流体２１を該第２出口４３から排出させ、同時に該第２熱伝導部材６により該冷却装置１の第１入口端１１１まで伝達し、該冷却装置１内に進入させ、冷却装置１中の導流領域１１３を介し、気液循環に要する高圧の駆動を確立し、導流領域１１３内において、適当な減圧構造により、低圧端を発生し、ヒートシンクモジュール３中の気液循環に要する圧力勾配を形成し、最後に液体作動流体２２が第１熱伝導部材５から吸熱部材４に戻るように導引され、ヒートシンクモジュール３の熱伝導効率の向上を達成し、従来の冷却部材内の無効領域の問題を改善する。

１冷却装置
１１中空本体
１１ａ毛細構造
１１ｂ凹部
１１１第１入口端
１１２第１出口端
１１３導流領域
１１３１導流体
１１３２流路
１１３２ａ第１端
１１３２ｂ第２端
１１４補助拡散部
１１４１第１拡散端
１１４２第２拡散端
２作動流体
２１気体作動流体
２２液体作動流体
３ヒートシンクモジュール
４吸熱部材
４１蒸発部
４２第２入口
４３第２出口
４４毛細構造
５第１熱伝導部材
５１毛細構造
６第２熱伝導部材
７熱源

Claims

冷却用作動流体を充填する中空本体を具え、
上記中空本体内部に対して冷却用作動流体の第１入口端及び第１出口端及び導流領域を設け、
上記冷却用作動流体の第１入口端及び第１出口端は上記導流領域の両端側に位置し、
上記導流領域には、上記第１入口端から第１出口端に向けて作動流体をガイドする複数の導流体を間隔を置いて配列して、これらの導流体の間に冷却用作動流体の流路を形成した、冷却装置。
前記流路が冷却用作動流体が流入する第１端及び流出する第２端を有する請求項１に記載の冷却装置。
前記第１入口端は、更に冷却用作動流体が流入する補助拡散部を延長して形成し、該補助拡散部は、冷却用作動流体が流入する流路の狭い第１拡散端から導流領域に向けて流路が拡大した第２拡散端を設けた請求項１に記載の冷却装置。
前記中空本体の内壁に毛細構造を有する請求項１に記載の冷却装置。
前記毛細構造は、金属粉末の焼結及びメッシュのうちの何れかである請求項４に記載の冷却装置。
前記中空本体の内壁は、複数の溝及び複数の凹部又は複数の凸部のうち何れかを有する請求項１に記載の冷却装置。
前記中空本体内に作動流体を充填し、前記作動流体は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである請求項１に記載の冷却装置。
冷却用作動流体を充填する中空本体を具え、
上記中空本体内部に対して冷却用作動流体の第１入口端及び第１出口端及び導流領域を設け、
上記冷却用作動流体の第１入口端及び第１出口端は上記導流領域の両端側に位置し、
上記導流領域には、上記第１入口端から第１出口端に向けて作動流体をガイドする複数の導流体を間隔を置いて配列して、これらの導流体の間に冷却用作動流体の流路を形成した、冷却装置と、
冷却用作動流体を充填する蒸発部を有し、該蒸発部はその両端に冷却用作動流体の流入する第２入口と冷却用作動流体が流出する第２出口とを設け、該第２入口と上記冷却装置の第１出口端とを冷却用作動流体を流通させる第１熱伝導部材を介して接続し、上記第２出口と上記冷却装置の第１入口とを冷却用作動流体を流通させる第２熱伝導部材を介して接続した少なくとも１つの吸熱部材と、
から構成されるヒートシンクモジュール。
前記流路が冷却用作動流体が流入する第１端及び流出する第２端を有する請求項８に記載のヒートシンクモジュール。
前記第１入口端は、更に冷却用作動流体が流入する補助拡散部を延長して形成し、該補助拡散部は、冷却用作動流体が流入する流路の狭い第１拡散端から導流領域に向けて流路が拡大した第２拡散端を設けた請求項８に記載のヒートシンクモジュール。
前記中空体内に作動流体を充填し、前記作動流体は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである請求項８に記載のヒートシンクモジュール。
前記吸熱部材内に作動流体を充填し、前記作動流体は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである請求項８に記載のヒートシンクモジュール。
前記第１熱伝導部材がヒートパイプであり、その内部に毛細構造を有する請求項８に記載のヒートシンクモジュール。